论天文探索的未来发展之路

2018-12-20王泽洲湖南广益实验中学

数码世界 2018年12期

王泽洲湖南广益实验中学

引言：

众所周知，天文探索属于科学研究中的重要组成部分，看似离我们很遥远，实则与生活息息相关。天文学不仅影响了人类文明的进步，还对自然科学理论的形成和发展产生了推动作用，打破了人们思想和观念上的局限性，验证了“日心说”理论，对未来社会的建设也存在实际意义。

1 天文学概述

简单来讲，天文学即是探索宇宙天体运动规律、本质特点和结构类型的过程，在人类文明史上起到了至关重要的作用。实际方法为利用设备采集天体反馈到地球上的信息，从而总结出其状态、方位和轨迹。

天文学中涉及到的效应有很多种，例如多普勒效应、光的红移现象、轨道效应、冉绍尔效应等。本文就多普勒效应和红移现象进行简要分析。

其一，多普勒效应。举个例子，当我们靠近汽车时，听到鸣笛声音很大，音调很高；当我们远离汽车时，听到的鸣笛声音很小，音调很低。这属于声波的多普勒效应，而光波也存在着同样的变化原理，即是频率会随着观测距离改变。在多普勒效应的影响下，很多天文学难题都得到了解决，研究人员可以通过其研究天地运动，判断太阳黑子等宇宙活动的规律，掌握“双星系统”的特点……

其二，红移现象。红移即是光波在其他因素的影响下朝红端移动的过程，随之将会出现频率降低、波长变长的情况。换言之，人们在观测星体时，见到的电磁波会出现红移，其本质上属于多普勒效应的范畴，所以也称之为多普勒红移。

2 天文探索的未来发展之路

随着新时期经济水平与科学技术的发展，各种天文观测设备也呈现出了创新性和智能性的变化趋势，在很多不同中望远镜的作用之下，宇宙离我们已经越来越近，甚至还有些望远镜被送到太空用于天文学现象的观测。传统观测方法主要利用光学，现阶段已经融入了红外、紫外以及多种电磁射线，为天文学的发展提供了有利条件。

从国际的角度来讲，近代的天文学研究已经形成了五次飞跃。最早的一次存在于文艺复兴时期，由伽利略研究的可以观测星空的高倍望远镜，为后期人民探索宇宙埋下了伏笔。而后，美国于1931年探测到了太空射向地球的辐射，为可见光观测奠定了基础。1987年，中微子信号被发现，生成了相关的天文学，推动了观测的进一步发展。2016年，美国通过探测装置获取到了引力波。进入到二十一世纪后，科学水平的提高更是对天文学起到了助推作用，预示着天文探测将迈入一个全新的时代。

从国内的角度来讲，我国起步较晚，但是发展较为迅速，从1978年的高空气球观测天体到二十一世纪的航天工程，可称得上是跨越性发展。2001年，我国发射的神舟二号飞船上首次搭载了探测设备，而嫦娥号的登月成功也预示着我国天文学研究迈上了新的台阶。2015年，我国发射了观测卫星，而下一步的远大目标是在宇宙中建立空间站，供研究人员使用和探测。该计划预期在两年之后施行，在国际科研人士的帮助下建立成能搭载各种观测器及大型高倍望远镜等设备的空间站。γ射线暴在天文学领域属于剧烈的活动，现阶段对其研究还局限于位置、能量大小、运动时间等方面，所以我国将投入POLAR探测设备将射线暴中的偏振和磁场情况作为主要检测方向，解开天文学的谜团。现阶段，我国的天文学机构主要设置在中科院以及基层单位，各重点高校也开始重视天文学知识的渗透，设立了研究基地。我国天文台的研究内容主要是空间探测和月球观测，其中的一项计划是探月工程，对于射电、地质、遥感和天体等也有所涉及。南京的天文台主要作用是支持我国的天文学研究，对于各种粒子的观测以及技术研究都做出了贡献。

除此之外，随着大数据的发展，天文学研究也获得了创新的契机。由于观测的数据较为庞大，无论是整理、记录还是运算上都存在着难度，研究人员可以在计算机系统的辅助下实现大数据整合运算，使先进技术与天文探索相融合，将海量数据简单处理，避免其中出现误差。试想一下，若科研者们观测到的数据不同，使用的设备不同，归属的机构不同，如何实现信息的共享利用？大数据打破了这两种局限，由此研发的FITS系统能将数据格式统一化处理，文本内容也尽量简洁明了，一目了然，而且相互之间的转换只需要简单的操作，促进了天文学的发展。传统研究中，很多遗留下的数据由于运算手段和技术还不够成熟，所以还未经处理或者处理的不够准确，计算机数据库能将从前的信息数据重新整合、录入并得出结果，验证从前理论的真实性，有利于提高研究效率，减少运算偏差。大数据系统还将作为信息的储存库，用其强大的功能储存数据，便于后期的采集和研究。现阶段的计算机职能应对小型数据，想要实现满足天文学的海量数据运算还需要一定的发展历程。